Visión de Drones para Todas las Climas: Imágenes SWIR Pasivas en Niebla y Lluvia
Autores: Bessonov, Alexander; Rozanov, Aleksei; White, Richard; Suwito, Galih; Medina-Salazar, Ivonne; Lutfullin, Marat; Gusev, Dmitrii; Shikov, Ilya
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Visión de Drones para Todas las Climas: Imágenes SWIR Pasivas en Niebla y Lluvia
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Infrarrojo de onda corta
Operaciones de drones
Estrategia espectral
Cámara de puntos cuánticos
Condiciones meteorológicas
Elección de cámara única
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La imagen de infrarrojo de onda corta (SWIR) puede extender las operaciones de drones en niebla y lluvia, sin embargo, la estrategia espectral óptima sigue siendo poco clara. Evaluamos una cámara SWIR de puntos cuánticos montada en un dron dentro de un túnel con control climático que generaba niebla de advección calibrada, niebla de radiación y lluvia. Se capturaron imágenes con una configuración de banda ancha de 400-1700 nm y tres filtros de sub-banda, cada uno en cuatro aperturas de lente (f/1.8-5.6). Se calcularon la entropía, el índice de similitud estructural (SSIM) y la relación señal-ruido pico (PSNR) para cada combinación de clima-apertura-filtro. La banda ancha SWIR superó consistentemente todas las configuraciones filtradas. La ganancia proviene de un mayor rendimiento de fotones, que supera la modesta reducción de dispersión ofrecida por la selección de banda estrecha. Bajo iluminación pasiva, la banda ancha SWIR representa, por lo tanto, la opción de cámara única más robusta para vehículos aéreos no tripulados (UAV), mejorando la conciencia situacional y la seguridad de vuelo en niebla y lluvia.
Descripción
La imagen de infrarrojo de onda corta (SWIR) puede extender las operaciones de drones en niebla y lluvia, sin embargo, la estrategia espectral óptima sigue siendo poco clara. Evaluamos una cámara SWIR de puntos cuánticos montada en un dron dentro de un túnel con control climático que generaba niebla de advección calibrada, niebla de radiación y lluvia. Se capturaron imágenes con una configuración de banda ancha de 400-1700 nm y tres filtros de sub-banda, cada uno en cuatro aperturas de lente (f/1.8-5.6). Se calcularon la entropía, el índice de similitud estructural (SSIM) y la relación señal-ruido pico (PSNR) para cada combinación de clima-apertura-filtro. La banda ancha SWIR superó consistentemente todas las configuraciones filtradas. La ganancia proviene de un mayor rendimiento de fotones, que supera la modesta reducción de dispersión ofrecida por la selección de banda estrecha. Bajo iluminación pasiva, la banda ancha SWIR representa, por lo tanto, la opción de cámara única más robusta para vehículos aéreos no tripulados (UAV), mejorando la conciencia situacional y la seguridad de vuelo en niebla y lluvia.